(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成されたシートと、
該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
前記カメラ保持機構をθ度回転させ、前記カメラの撮像位置を移動させた位置に配置された校正用基準体を備え、
校正に際しては、前記パターンと、前記校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うことを特徴とするシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置。
【請求項２】
パターンが形成されたシートと、
該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
前記シートを撮像するカメラの撮像範囲内であって、前記シートから所定の距離を隔てて配置されたミラーの反射方向の所定の位置に配置された校正用基準体を備え、
校正に際しては、前記パターンと、前記校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うことを特徴とするシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置。
【請求項３】
パターンが形成されたシートと、
該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
前記カメラ保持機構に配置され、前記シートに向かってレーザ光を照射する少なくとも一つのレーザ光源からのレーザスポットからなる校正用基準体を備え、
校正に際しては、前記パターンと、前記校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うことを特徴とするシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置。
【請求項４】
前記カメラ保持機構には所定の距離を隔てて複数のカメラを配置するとともに該複数のカメラは前記カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置。
【請求項５】
前記シートは電池電極であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置。
【請求項６】
シート状基材に形成された塗工部分の寸法を測定する塗工パターン測定装置において、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置され、該カメラで撮像可能とした校正用スケールと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
を備え、
該校正用スケールの撮像画像に基づいて該カメラの画素と該シート状基材上の位置との対応付けを行うことを特徴とする塗工パターン測定装置。
【請求項７】
シート状基材に形成された塗工部分の寸法を測定する塗工パターン測定装置において、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置され、該カメラで撮像可能とした校正用スケールと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
を備え、
該校正用スケールの撮像画像に基づいて該カメラの画素数と該シート状基材上の寸法との対応付けを行うことを特徴とする塗工パターン測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシート状の基材に塗工または印刷によって成形されたパターンの位置および形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばコンデンサ電極や電池電極の製造工程では、シート基材(以下、シートという)に特定の電気特性を実現するための材料（塗工物）を塗布（塗工）したものが用いられる。その場合、シート全面に塗工物を塗布する場合もあるが、塗工物が高価な場合やシート端面に塗工物があってはならない場合には、シートの特定の部分だけに塗工を行う。
【０００３】
このような塗工は、部分塗工、ブロック塗工、パターン塗工などと呼ばれている。
その際、塗工部分の寸法（幅、長さ）を測定し、また、シート両面に塗工する場合、表裏の寸法（幅、長さ）のずれも測定し、管理する必要がある。
【０００４】
図6は従来の塗工パターン測定装置の一例を示すもので、カメラを用いて測定する場合の概念図である。図6において、シート1は搬送ローラー(図示せず)に支持されて塗工ライン上を一定の速度で搬送される。塗工ラインの上にレンズ30を取り付けたカメラ31を複数台（図では2台）設置して塗工寸法を測定する。
【０００５】
シート1を測定する場合、シートが一定速度で移動することからカメラ31は二次元の情報を持つ必要は無いため、撮像素子としてはセンサがシートの移動方向と直角な線上に配列されているラインセンサカメラを使用することが多い。もちろん撮像素子に二次元の情報を持つエリアセンサカメラを用いることも可能である。32は塗工部分を示し、33は注目部分を示している。      
【０００６】
このような塗工寸法測定システムの場合、次のような性能が求められる。
1）パスライン変動の影響
シート1は理想的には搬送ラインの同一位置を搬送される。このとき、シートが搬送される位置をパスラインというが、塗工ラインの場所によっては、シートが完全に同一の場所を通らず上下、左右の変動がある。例えば、搬送ローラー間の何も支えが無い場所などではシート1が上下に振動（パスライン変動）する場合がある。その位置変動が塗工寸法の測定に影響しないようにする必要がある。
【０００７】
2）塗工パターンへの柔軟な対応
図6ではシート1の幅に対して一つの塗工パターンがある場合（1条塗り）を示しているが、幅方向に複数の塗工パターンを形成する場合がある。例えば、シート幅方向に2つのパターンを形成する場合（2条塗り）、撮像のためのカメラは3台必要となる。
【０００８】
さらに3条、4条といった塗工パターンに対応するためにはシート幅全体にわたって撮像できることが望まれる。
3）小型化
塗工ラインの大きさは生産コストに直接影響するため、できるだけ小型化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−４２７８９
【特許文献２】特開２００４−１４８５３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図6の従来例に示したカメラ31を用いたシート幅測定の場合、一般的なレンズ30を使うと塗工ラインの上下変動（光軸方向の変化）があったときカメラ31の撮像素子上のシートの像の大きさが変化するという問題点がある。
【００１１】
図7(a)はその様子を示したものである。一般的なレンズ30は主光線がレンズの中心を通るので、図に示すように被測定対象Aの像はBに結像する。被測定対象がレンズに近づいてA’の位置に来た場合、やはり主光線がレンズの中心を通るので、A’の像はB’に結像する。
【００１２】
図中、説明のためにB，B’の位置を変えて描いてあるが、B，B’はいずれも撮像素子上にあり、位置は変わらない。図で分かるようにB’はBよりも大きな像となる。すなわち、光軸方向の変動で、被測定シートがAからA’の場所に移動すると像の大きさが変わるため寸法が正確に測定できなくなる。
【００１３】
このようなレンズであっても、レンズの視野角を小さくすることによって光軸方向の変動の影響を小さくすることができる。
図7（b）はレンズ30の視野角を小さくした場合の結像の様子を示したものである。
図に示すように被測定対象Aの像はBに結像する。被測定対象がレンズ30に近づいてA’の位置に来た場合、やはり主光線がレンズの中心を通るので、A’の像はB’に結像する。
【００１４】
図7(a，b)中、説明のためにB，B’の位置を変えて描いてあるが、B，B’はいずれも撮像素子上にあり、位置は変わらない。図で分かるようにB’はBよりも大きな像となるが、図7(a)の場合と比べるとその変化の割合は小さくなる。被測定シートがAからA’の場所に移動することにより像の大きさがわずかに変わるが、その影響は視野角が大きい場合よりも小さくなるため寸法の誤差を小さくできる。
【００１５】
しかし、視野角が小さいとカメラ一台が検査できる面積が小さくなるため、コストを考慮するとシートの全幅を全て撮像することはできない。
通常は、シートの端、塗工の端など着目する部分の撮像ができる位置にカメラを配置するのが一般的であった。
【００１６】
近年、二次電池や電子部品で塗工技術を用いて部品材料を製造することが多くなっているが、それに伴い、シートの幅やそれに塗工する部材の条数もいろいろなものが製造されるようになっている。その場合、カメラで撮像するべき位置や数が変わってくる。前述の技術の場合、撮像する位置や数が変わった場合には、それに合わせて装置の買い替えや改造が必要となる。という課題があった。
【００１７】
従って本発明は、カメラを用いて塗工パターンの幅や長さを検査する検査装置において、シートの幅やそれに塗工する部材の条数が変わって撮像する数や位置が変わっても、装置の買い替えや改造が不要で、対応性の高い塗工寸法測定装置を安価に実現し、かつ、位置や形状を測定するに際しての校正の簡素化をはかったシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載のシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置においては、
パターンが形成されたシートと、
該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
前記カメラ保持機構をθ度回転させ、前記カメラの撮像位置を移動させた位置に配置された校正用基準体を備え、
校正に際しては、前記パターンと、前記校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項２においては、シートに形成されたパターンの位置および形状測定装置において、
パターンが形成されたシートと、
該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
前記シートを撮像するカメラの撮像範囲内であって、前記シートから所定の距離を隔てて配置されたミラーの反射方向の所定の位置に配置された校正用基準体を備え、
校正に際しては、前記パターンと、前記校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項３においては、シートに形成されたパターンの位置および形状測定装置において、
パターンが形成されたシートと、
該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
前記カメラ保持機構に配置され、前記シートに向かってレーザ光を照射する少なくとも一つのレーザ光源からのレーザスポットからなる校正用基準体を備え、
校正に際しては、前記パターンと、前記校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載のシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置において、
前記カメラ保持機構には所定の距離を隔てて複数のカメラを配置するとともに該複数のカメラは前記カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に固定されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載のシートに形成されたパターンの位置および形状測定装置において、
前記シートは電池電極であることを特徴とする。
請求項６においては、シート状基材に形成された塗工部分の寸法を測定する塗工パターン測定装置において、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置され、該カメラで撮像可能とした校正用スケールと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
を備え、
該校正用スケールの撮像画像に基づいて該カメラの画素と該シート状基材上の位置との対応付けを行うことを特徴とする。
請求項７においては、シート状基材に形成された塗工部分の寸法を測定する塗工パターン測定装置において、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、
該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、
該シート状基材の搬送方向に直交して配置され、該カメラで撮像可能とした校正用スケールと、
該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、
を備え、
該校正用スケールの撮像画像に基づいて該カメラの画素数と該シート状基材上の寸法との対応付けを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１によれば、パターンが形成されたシートと、該シートの搬送方向に直交して配置されたカメラ保持機構と、該カメラ保持機構の長手方向に沿って移動可能に配置されたカメラと、該カメラで撮像した画像を処理する画像処理コンピュータと、を備え、校正に際しては、校正用基準体を前記カメラ保持機構で回転させ、前記カメラの撮像位置を移動させた位置で撮像し、前記パターンと、校正用基準体の撮像画像に基づいて校正を行うので、塗工された部分の位置および形状の画像と校正用基準体の画像を適宜比較することができるため、カメラ系の機械的な寸法ズレによる測定誤差を最小限にすることができる。
【００２５】
請求項２，３によれば、カメラ視野にミラーを設置し、校正用基準体を同一視野に入れたり、レーザなどの光照射により被測定シートに寸法の基準位置を投射して比較することにより、カメラ系の移動機構が不要になり、移動機構による寿命の問題、ゴミの発生等を防止できる。
【００２６】
請求項４によれば、塗工の条数に合わせて測定部位にカメラを任意に移動できるため、塗工幅全面をカバーするだけのカメラ台数を用意する必要がなくカメラ台数及び画像入力ボード等を最小限にでき、低価格で装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す塗工パターンの位置および形状測定装置の概略構成図である。
【図２】図1におけるカメラ保持機構を回転させたときの撮像画面の状態を示す説明図である。
【図３】他の実施例を示す塗工パターンの位置および形状測定装置の概略構成図である。
【図４】図3における撮像画面の状態を示す説明図である。
【図５】他の実施例を示す塗工パターンの位置および形状測定装置の概略構成図である。
【図６】従来の塗工パターン測定装置の一例を示す概念図である。
【図７】一般的なレンズを使った場合に像の大きさが変化する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１(a,b)は本発明の実施形態の一例を示す塗工パターンの位置および形状測定装置の概略構成図である。
図１（ｂ）において、シート1の上に、塗工パターン2〜5が塗工され、シート1は図示しない搬送機の上を紙面の奥側から手前側に一定速度で搬送されている。
【００２９】
図2は図1におけるカメラ保持機構21をシート1の流れの上流側にθ度回転させたときの撮像画面の状態を示す説明図である。
これらの図において、カメラ保持機構21は、シート1の流れ（矢印Ｙ）方向に対して直角（矢印Ｘ）方向に配置され、長手方向に４台のカメラ6〜9が所定の間隔を隔てて直列に配置されている。
【００３０】
シート1上の撮像部分の近傍には校正用基準体(以下、校正用スケールという)11があり、図示しない保持機構でシート1上の所定の位置に保持されている。
カメラ6〜9の撮像範囲はそれぞれ12〜15で示した部分でシート1上の幅測定位置である。各カメラはカメラ保持機構21上に固定されているが、保持機構21上で長手方向に沿って自由に位置を移動し固定することができる。
図2（ａ）に示すようにカメラ保持機構21は回転機構20を用いて、カメラを固定したまま矢印ｃ方向にθ度回転可能である。
【００３１】
22〜25は校正時のカメラの撮像範囲である。測定装置の動作状態には操業状態と校正状態がある。操業状態の時、画像処理コンピュータ10では取り込んだ映像信号を用いてシート上の幅測定位置12〜19に着目してシート端から塗工部までの距離、塗工部間の距離などについて画像処理を実行して求める。画像処理コンピュータ10による検査結果は図示しない生産管理用のコンピュータに送られたり、基準の寸法から逸脱する場合にはアラームを発報したりする。
【００３２】
校正状態の時には、回転機構20を用いてカメラ保持機構21がカメラの相対位置を固定したまま各カメラの撮像範囲が22〜25になるように回転軸Oを中心として矢印ｃ方向にθ度回転する。カメラ6〜9の結像条件は操業状態ではシート1とカメラ6〜9、校正状態では校正用スケール11とカメラ6〜9との間で規定されるが、それぞれの状態でカメラの結像条件(撮像距離ａ)が一致するように各要素が設置されている。
【００３３】
即ち、校正の手順は次の通りである。
1）塗工シートの測定したい部分が撮像できるようにカメラを固定する。
2）校正用スケールを撮像し、カメラCCDと実寸法の対応表を作る。
3）塗工シートを撮像し、2）で作成した対応表を用いて寸法を算出する。
【００３４】
図2（ｂ，ｃ）はカメラ6〜9の撮像範囲を示すもので、ｂ1で示す部分はシートの画像、ｂ2で示す部分は校正用スケールの画像である。この例においては、カメラの画素数が640×480CCDのものを使用する。ここで、カメラの撮像範囲の左端はシート1よりEだけ余裕を持たせて撮像される。塗工の下地となるシート位置は50CCDに相当し、この場所は校正用スケール11の目盛では102mmとなっている。塗工は70CCD〜110CCDの範囲に形成されており、この寸法は校正用スケール11の目盛では115から139mmとなっている。
図2ｄは縦軸にスケール幅、横軸に画素数を示す対応表である。
【００３５】
図1では塗工の条数（幅方向の塗工部の数）が2条のものを示した。仮に、塗工パターン2、4を１条目、塗工パターン3、5を2条目と呼ぶ。例えば条数が3条になった場合、2条目の右側に3条目の塗工パターンが追加される。このとき、シート1の幅が変わらないとすると、それぞれの塗工パターンの幅は狭くなり、2条目と3条目の間にもう一箇所、撮像すべき部分が必要になる。
【００３６】
従来、このような場合には装置を買い換えるか、改造することが必要になっていた。
本実施例の測定装置ではカメラ6〜9が保持機構21上で長手方向に自由に位置を選択することができるので、例えば、１条目と２条目の間の位置にカメラ7を、2条目と3条目に位置にカメラ8を移動させることにより、撮像位置の変更に対応することができる。
【００３７】
また、その場合、それぞれのカメラの撮像している位置が変化することになるので、従来使用していた各カメラの画素とシート上の寸法の対応が変わってしまう。そこで、回転機構20を用いてカメラ保持機構21を校正状態に移動させ各カメラの画素と寸法の対応を校正する。これにより、カメラの位置を動かしても短時間で各カメラの画素とシート上の寸法の対応付けの校正が終了し、操業を開始することができる。
【００３８】
図3、図4は他の実施例を示すもので、図1、図2との違いは、図1、図2にあった回転機構20が無くなり、ミラー26が追加になり、校正用スケール11の保持角度が変わっていることである。
図1、図2との動作の違いだけを説明する。図3、図4においては、カメラ6〜9の視野を分断する位置にミラー26を設置してある。
【００３９】
図4(ａ)において、カメラからミラーまでの距離L1とミラーから校正用スケールまでの距離L2はカメラからシートまでの距離ａと同様に配置されている。これにより、カメラ6の撮像範囲（視野）はシート上で12、校正用スケール上で22になる。カメラ7〜9に於いても同様である。
【００４０】
図4（ｂ）に示すように、カメラの撮像画像の半分程度（ｂ1で示す部分）にはシート1が、もう残りの半分程度（ｂ2で示す部分）には校正用スケール11が入ることになる。一つの画像上で校正用スケール11と、シート1を比較することにより、シート上の塗工部の寸法を知ることができる。なお、図4（ｃ）は撮像範囲、図4（ｄ）は縦軸にスケール幅、横軸に画素数を示す説明図で、図2で説明した内容と同じである。
【００４１】
図3、図4の実施例においては、視野を分割して校正用スケールと被測定シートを同時に撮像するため、図1の場合に必要だった回転機構20により回転するカメラ保持機構21の回転が不要となる。カメラの位置を塗工パターンに合わせて移動した際にも校正のための工程が不要となり、直ぐに操業（測定）を開始することができる。
なお、ミラー26の角度や位置は図3に示したものに限るものではない。例えばミラー26をシートの流れ方向とほぼ直角とし、カメラとシート間の距離のほぼ中間に取り付けると、校正用スケールをカメラ保持機構に取り付けることもできる。
【００４２】
図5は更に他の実施例を示すもので、この実施例においては校正用スケール11の代わりにカメラ保持機構17にレーザ光源27,28を設けている。このレーザ光源はスポット状のパターンを発光できるものであって、シート上に等間隔の照射点27ａ,28ａを照射する。
図5においては、レーザ光源27,28のみを示しているが、点線で記したZ1〜Z6もレーザ光源であり、Z1'〜Z6'はそれらの照射点である。
【００４３】
照射点の間隔はカメラ6〜9の視野よりも小さく設定してあり、カメラをカメラ保持機構17上でどこに移動させても少なくとも１つの点がカメラ6〜9の視野に入るようになっている。この場合はシート上の照射点であるが、この照射点は校正用スケールと同じように、固定した寸法を表している。この照射点の距離、位置はあらかじめ分かっているため、校正用スケールの代わりに使用することができる。
【００４４】
なお、レーザの照射をシートに対して垂直ではなく、角度を持って照射している場合にはシート搬送ラインの照射方向の変動が照射位置に影響を及ぼすので、変動が無視できない場合には、複数の光源を用いてそれぞれの光源が垂直に照射するなどの対策が必要である。
シート上に等間隔に照射点を形成する方法はレーザに限るものではなく、高輝度ランプと投射用フィルムマスクなどを用いて前記マスクのパターンをシート上に形成しても良い。
【００４５】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えばカメラの数は1台以上であればよく、シートに形成するものは塗工に限らず印刷したものであっても良い。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
【符号の説明】
【００４６】
１      基材シート(シート)
2〜5    塗工パターン
6〜9    カメラ
10      画像処理コンピュータ
11      校正用スケール
12〜15  カメラの撮像範囲
16〜19  測定点
20      回転機構
21      カメラ保持機構
22〜25  スケール上の撮像範囲
26      ミラー
27，28，Z1〜Z6  レーザ光源
27ａ，28ａ，Z1'〜Z6'  レーザ照射位置
【図１】
0005267891.tif 000002
【図２】
0005267891.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0005267891.tif 000007
【図７】
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